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四川大学线性代数课件第二章第二节 行列式的性质


2 2 1
3 1 1
第三行r3
由-变+ 由+变-
证明: a
11
a 12 as2 at2 an2

a1n a sn a tn a nn D1
a s1

D
a t1 a n1
交换s、t 两行,得
a 11 a t1 a s1 a n1 a 12 at2 a s2 an2 a1n a tn a sn a nn
a3 0 b 0
a3 a3 a3 b a3


an 0 0 b
an an an an b
r2 r1 r3 r1 rn r1
b 0 0
c1 c 2 c n
(a1 a 2 a n ) b 0 0 0



( 1)
( j1 j 2 j n )
b1 j b 2 j b nj
1 2
n
j1 j 2 j n
( 1)
j1 j 2 j n
( j1 j 2 j n )
a j 1a j 2 a j
1 2
nn
D
说明:行列式中行与列地位相同,对行成立的性质 对列也成立,反之亦然。
b a b b b
b b a b
b
b b b a
ab
0
ab
a ( n 1 ) b ( a b )
n1
.
0
例3: 1
1 D 1 1
1 2 0 0
1 0 3 0

1
1 0 0 n
a 11
目标:把第一列化为 成三角形行列式
a2 b 0 0
a3 0 b 0

an 0 0 b
[( a 1 a 2 a n ) b ]( b )
n1
例5
计算
a x1 Dn a a a a x2 a a a a xn .

依第 n 列把 D n 拆成两个行列式之和
r3 3 r1
r4 4 r1
0 0 0 0
r 2 r4
0 0 0 0

1
1 2 0 0 0
2 1 1 1 2
3 5 1 0 2
1 3 2 2 2
r3 r2
0 0 0 0

1
r4 r 3
1 2 0 0 0
2 1 1 0 2
3 5 1 1 2
1 3 2 2 0 2
s行 t行
由行列式定义可知,D中任一项可以写成
( 1)
因为
( j1 j s j t j n )
a 1 j a sj a tj a nj
1 s t
n
(1)
a 1 j a sj a tj a nj a 1 j a tj a sj a nj (2)
1,3两列元 素成比例, 比例系数是3
=0
性质5 若行列式的某一列(行)的元素都是两 数之和, 如第i列的元素都是两数之和:
a11 D a21 an1
a1i a2 i ani
a1i a1i a2 i a2 i ani ani


r2 5
1
5 210 5 1 4
÷ 2 ÷ 1 5
3
2 2 1
3 1 4
推论2: 行列式中有 一行(列)全为0,则行列式的值为0
推论3: det(kA)=kndetA
性质4 行列式中如果有两行(列)元素成 比例, 则此行列式为零.

1 2 4 3 2 1 1 2 3 6 12 9 2 0 3 1
证明:
det A
a 11 a 21 a n1
a 12 a 22 an2

a1n a 2n a nn
b11 设 det A
T
b12 b 22 bn 2

b1 n b2n b nn

b 21 b n1
则 b ij a ji 由行列式定义
D
T
( i , j 1,2 , , n )
1
4

r5 4 r4
0 0 0 0
a b
b a b b
b b b a
b b a b

b b b a
例2 计算n 阶行列式
D b b
解 将第 2 , 3 , , n 都加到第一列得
a a
n 1 b n 1 b
性质1 行列式与它的转置行列式相等
a11 det A a 21 a n1 21 a 22 a2n

a1n a2n a nn a n1 an 2 a nn
T
的转置行列式记作

a12 a1n
则 det A det A
-1+0 1+2 0+1 1+2
2 4 1 3 3 5 2 1 1 1 0 5 0 2 1 2 2 4 1 3
3 5
1 1 0 5
1 1 0 1
=
2 1
性质6 把行列式的某一列(行)的各元素乘以同一 数然后加到另一列(行)对应的元素上去, 行列式 的值不变(记作ci+kcj或ri+krj)
0 0

0 0 0
n
1 i
1 2 0 0
1 0 3 0

1 0 0 n ! (1 n
c1
1 2
c2
1 3
c3
1 n
i2
cn

n
1 i
)
i2
例4:
D
a1 b a1 a1 a1
a1 b b b b a2
a2 a2 b a2 a2
a11 a21 an1
a1n a2 n ann
a1i a2 i ani a1n a2 n ann
,
则D等于下列两个行列式之和:
a11 D a21 an1 a1n a2 n ann

3 5 2 1 1 1 0 5 1 3 1 3 2 4 1 3
a x1 a D
n
a a x2 a a a a x2 a a

a a a x n1 a a a a x n1 a
a a a a 0 0 . 0 xn

a a a x1 a

a s 2 ka at2 an2


t2
tn
a 11 a s1 a t1 a n1
a 12 as2 at2 an2
a1n a sn a tn a nn
a 11 ka t 1 a t1 a n1
性质2 互换行列式的两行(列), 行列式变号
以ri表示行列式的第i行, 以ci表示行列式的第i列, 交换i,j两行记作rirj, 交换i,j两列记作ci cj. 第二列

1 2 2 2 3 1
第一列第一行
c
1 3 2 1 c1 c2 1 + 3 3 1 2
2
c
1
r
1
1 r r 2 1 3 1 2 3 1
a 12 ka at2 an2

D 0 D
计算行列式的技巧和方法:
1. 首先尽量寻找行与列的公因子, 将其提到 行列式外面. 2. 如果发现行列式有两行或者两列成比例, 则行列式的值为0. 3. 然后利用性质6总能将行列式变换成上三 角或者下三角行列式, 再计算其对角线上 的乘积.

0 0 0 0
1
r5 2 r 3
1 2 0 0 0
1 2 0 0 0
2 1 1 0 0
2 1 1 0 0
3 5 1 1 4
3 5 1 1 0
1 3 2 0 6
1 3 2 2 1 6 12 . 0 6
0 0 0 0
证明: 把相同的两行互换,有D=-D,所以 D=0
性质3 行列式的某一行(列)中所有的元素都 乘以同一数k, 等于用数k乘此行列式.
第i行(或列)乘以k, 记作rik (或cik).
a11 a12 a1n a 21k a 22k k a 2 n a n1 an 2 a nn
应用举例
例1
D 1 3 2 3 4 1 3 0 5 4 2 7 4 7 10 3 9 2 14 10 1 5 1 6 2
1 3
1 3 0 5 4
2 7 4 7 10
3 9 2 14 10
1 5 1 6 2
3


D
2 3 4
1 0 r2 3 r1 2 3 4
a 12 as2 at2 an2

a1n a sn a tn a nn
作 rs kr t
a 11
a 12
t1

t2
a1n a sn ka a tn a nn
a1n ka a tn a nn
tn

D1
a s 1 ka a t1 a n1

b a b b
b b a b
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